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确定性水文模拟的数学模型研究

作　者: 程根伟
导　师: 赵人俊
学　校: 河海大学
专　业: 水文预报
关键词: 校正算法水文模拟模拟专家系统水文模型岩溶地区实时水文预报非恒定流计算河道洪水演进模型参数估计方法
分类号: P334.92
类　型: 博士论文
年　份: 1988年
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内容摘要

本文研究了传统的水文数学模拟方法,对降雨径流模拟,河道非恒定流计算和实时校正算法作了系统评述,从系统论角度讨论了数学模型的基本理论,分析了限制模拟精度的主要原因。在对水文模拟技术学习的基础上,本文重点研究了岩溶地区降雨径流规律和模拟方法,广义示储流量以及流量水位转换关系,提出了新安江岩溶水文模型和三峡河道洪水演进模型,并讨论了模型求解与参数估计方法。这些结果对岩溶地区洪水过程模拟和河道流量及水位预报都有实用价值。由于水文信息可靠性已成为影响模拟质量的主要因素,作者认为采用人工智能方法,扩大信息输入渠道是解决这一困难的可行途径。本文研究了实现水文模型智能化的几个关键环节,包括智能接口,自然语言辨识,模糊推理与综合评判,专家知识的量化,以及参考一校正算法,并设计出一个稳健性水文模拟专家系统,论证了这一方法的可行性与优越性。应用本文研究成果设计的长江三峡实时水文预报系统应用软件(SXHF-Ⅱ)具有功能,操作简便,可靠性高的特点,已用于长江三峡河段水文预报。采用自然语言(英语)对话操作的水文模拟专家系统(HMES)也可以移置于其它模型中。

全文目录

Abstract  3-5
内容提要  5-11
前言  11-15
第一章确定性水文模型综述  15-67
  —、水文数学模型历史评述  15-20
  二、降雨径流模型  20-28
    1、产流模型分类  21-23
    2、超渗产流模式  23-25
    3、蓄满产流模式  25-26
    4、土壤蓄泄产流模式  26-27
    5、蒸发和土壤含水量模拟  27-28
  三、流域及河道汇流模型  28-42
    1、运动波方程解法  29-31
    2、蓄泄关系方法  31-35
    3、响应函数方法  35-37
    4、圣维南方程组求解  37-42
  四、集总系统变换方法  42-50
    1、输入输出模型  42-45
    2、参考校正模型  45-47
    3、实时校正技术  47-50
  五、数学模型的系统理论  50-58
    1、稳定性  51-54
    2、参数可识别性  54-56
    3、强激励条件  56-58
  六、模拟精度的主要限制因素  58-62
  七、确定性模型的发展方向  62-67
    1、改善模型仿真性  62-63
    2、实时校正方法  63-64
    3、智能专家系统方法  64-67
第二章新安江岩溶水文模型  67-79
  一、岩溶地区水文特点  67-70
  二、岩溶水文模拟的方法  70-72
  三、新安江岩溶水文模型结构  72-73
  四、算法结构与参数分析  73-77
    1、计算方法  73-75
    2、参数讨论  75-77
  五、岩溶模型验  77-79
第三章三峡河道洪水演算模型  79-119
  一、广义示储流量和水位关系  80-89
    1、示储流量方程  81-85
    2、示储水位方程  85-88
    3、推广方法与标准方法对比  88-89
  二、新Q—H绳套方程  89-92
  三、三峡河道洪水演算模型(SXRFM)  92-97
    1、模型结构  92-94
    2、求解方法  94-97
  四、SXRFM的理论分析  97-104
    1、第三断面作用  97-98
    2、模型稳定性分折  98-101
    3、送代求解收敛性  101-104
  五、参数讨论  104-108
  六、SXRFM应用检验  108-112
  七、SXRFM的进一步讨论  112-119
    1、用于回水河段的全耦合演算模型  112-114
    2、水位流量关系(Q—H)特性  114-116
    3、模拟流量过程的水位评定标准  116-119
第四章水文智能模型与专家系统  119-150
  一、水文模型智能化  119-122
  二、智能接口与自然语言辨识  122-129
    1、水文预报常用术语表达  123-124
    2、语句的识别  124-126
    3、Fuzzy语义的量化  126-129
  三、模糊推理与综合评判  129-135
    1.模糊推理  129-132
    2、模糊综合评判  132-134
    3、确切判决  134-135
  四、专家知识的量化与识别  135-137
  五、参考、校正模型与参数估计  137-144
    1、参考——校正模型结构  137-139
    2、模型参数识别  139-142
    3、校正模型检验  142-144
  六、一个水文模拟专家系统(HMES)  144-150
    1、系统组成  144-147
    2、HMES软件与应用示例  147-149
    3、HMES特点讨论  149-150
第五章综合成果分析  150-155
  一、本文主要成果  150-152
  二、结论  152-155
参考文献  155-159
附录  159-202
  1、长江三峡流域图  159-160
  2、模拟水文过程线图  160-186
  4、水文专家系统对话咨询记录  186-202

确定性水文模拟的数学模型研究

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